Ako želite napraviti svoj vlastiti 3D skener, prvi korak je pronaći web kameru. Ako ga imate, trošak cijelog projekta koštat će 40-50 dolara. 3D skeniranje stolnog računala napravilo je veliki napredak posljednjih godina, ali još uvijek ima velika ograničenja. Hardver tehnike izgrađen je na temelju određenog volumena i rezolucije skeniranja. Dobre rezultate možete postići samo ako vaš subjekt zadovoljava zahtjeve snimanja i razlučivost.
Kako funkcionira 3D snimanje
Fotogrametrija koristi skup konvencionalnih 2D fotografija snimljenih iz svih smjerova oko objekta. Ako se točka na objektu može vidjeti na najmanje tri slike, njezin se položaj može triangulirati i izmjeriti u tri dimenzije. Identificiranjem i izračunavanjem lokacije tisuća ili čak milijuna točaka, softver može stvoriti iznimno točnu reprodukciju.
Za razliku od hardverskog skenera, ovaj proces nema ograničenja veličine ili rezolucije. Ako možete snimiti fotografiju objekta, možete ga skenirati:
- Ograničavajući faktor ufotogrametrija je kvaliteta fotografija, a time i vještina fotografa.
- Fotografije moraju biti jasno vidljive i jasno u fokusu.
- Također ih treba postaviti oko predmeta tako da svaki njihov dio bude pokriven.
Bez 3D skenera možete napraviti samo 3D sliku velikih objekata. Male stavke se ne mogu skenirati. Da bismo to detaljnije razumjeli, analizirat ćemo koncept fotogrametrije.
Što je fotogrametrija i kako ona utječe na prikaz objekata?
Fotogrametrija je znanost mjerenja s fotografija, posebno za rekonstrukciju točne pozicije površinskih točaka. Također se može koristiti za rekonstrukciju putanja kretanja određenih točaka sidrišta na bilo kojem pokretnom objektu, njegovim komponentama iu neposrednoj blizini okoline.
Ukratko, daje vam mogućnost stvaranja 3D mreže od više fotografija uspoređujući sličnosti između slika i triangulirajući ih u 3D prostoru.
Fotogrametrija postoji već neko vrijeme, ali tek kada je Autodesk uskočio u svoj Memento beta program, stvari su počele funkcionirati. Memento je preimenovan u ReMake kada je izašao iz beta faze. Zvuči kao magija, zar ne? Pa, nije magija, to je stvarnost. Sada svatko može raditi 3D skeniranje bez trošenja stotina na skener. Čak i pristupačni 3D skeneri otvorenog koda zahtijevaju dosta znanja kako bi ispravno radili. IZsvatko može dobiti što želi uz fotogrametriju.
Gratofon - druga faza izrade skenera
Sve što trebate za izradu vlastitog 3D skenera je vaš pametni telefon, uključene slušalice i player. Evo kako to funkcionira: okrećete ručicu, a za svaku potpunu rotaciju gramofona, kamera telefona se aktivira glasnoćom slušalica 50 puta.
Lako! Prenesite fotografije na svoje računalo, a zatim upotrijebite Autodesk ReMake da učinite čuda. Nevjerojatno je, ali ne samo da je dobar u umrežavanju, već nudi i alate za podešavanje mreže, popravak rupa, poravnavanje, pripremu za 3D ispis ili posluživanje kao oblik sustava kao 3D resurs za igre ili renderiranje!
Pa, s obzirom na to da je Apple uklonio priključak za slušalice za iPhone 7 i noviji, koristit će se ažurirana verzija izrade skenera. Temelji se na principu rada na okidaču za Bluetooth kameru. Ovo će zamijeniti potrebu za priključkom za slušalice.
- Visokokvalitetno fotogrametrijsko skeniranje zahtijeva visokokvalitetne fotografije subjekta iz svih kutova.
- Najlakši pristup skeniranju malih stvari je rotirati objekt tijekom fotografiranja.
- Da bi to učinio, skener koristi koračni motor kojim upravlja Arduino ploča.
- Stepper rotira objekt za fiksni iznos, a zatim se infracrvena LED dioda gasi u jebeno lukavom nizu bljeskova koji oponašaju bežični daljinski upravljač kamere.
LCD zaslon sa skupom tipkiomogućuje korisniku kontrolu nad Arduinom. Pomoću tipki korisnik može odabrati broj snimaka koji će se snimiti po okretu. Visokokvalitetni DIY 3D skener može raditi u automatskom načinu rada, gdje snima sliku, napreduje koračni motor i ponavlja sve dok ne dovrši potpunu revoluciju.
Postoji i ručni način rada u kojem svaki pritisak na tipku snima sliku, pomiče jog kotačić i čeka. Ovo je korisno za skeniranje pojedinosti. 3D skener se fokusira na okvir koji uokviruje sliku.
Dodatni softver
Kada softver za fotogrametriju otkrije značajku na fotografiji, pokušava je pronaći na drugim slikama i bilježi lokaciju na svim slikama koje se pojavljuju.
- Ako je objekt dio rotirajućeg objekta, dobivamo dobre podatke.
- Ako je otkrivena značajka u pozadini i ne pomiče se dok se skenira ostatak objekta, to bi moglo prekinuti prostorno-vremenski kontinuum, barem što se vašeg softvera tiče.
Postoje dva rješenja:
- Jedan od njih pomiče kameru oko subjekta kako bi pozadina bila sinkronizirana s pokretom. Ovo je dobro za velike objekte, ali je puno teže automatizirati proces.
- Lakše rješenje je ostaviti pozadinu netaknutom. To je lakše učiniti za male predmete. Dodajte tome i desnoosvjetljenje i na putu ste do bezličnih pozadina.
Još jedan savjet je da preeksponirate svoje slike uz zaustavljanje ili dva. To vam omogućuje da snimite više detalja u sjeni subjekta dok odvajate pozadinu tako da svi preostali pozadinski objekti nestanu u briljantnoj bijeloj boji.
- "Arduino". Ima igle koje nisu prekrivene LCD ekranom, što olakšava povezivanje.
- SainSmart 1602 LCD Shield koji ima zaslon i nekoliko tipki za upravljanje skenerom.
- Upravljač koračnog motora (Easy Driver).
NEMA 17 koračni motor će rotirati skenirani objekt. S velikim koračnim motorom (s odgovarajućim pogonom i napajanjem), ovaj visokokvalitetni DIY 3D skener mogao bi povećati skeniranje. 950 nm IR LED pokreće kameru. Neki popularni modeli ručnih 3D skenera temelje se na ovom principu. Možete ponoviti proces izgradnje vlastitim rukama. Nudimo nekoliko opcija za odabir.
Spinscan by Tony Buzer: osnova svih skenera
U 2011., 3D ispis genije Tony Buzer objavio je Spinscan. Ovo je otvoreni izvorni domaći 3D skener baziran na laseru i digitalnom fotoaparatu. Kasnije je MakerBot upotrijebio ideje iz Spinscana za izradu digitalnog skenera zatvorenog izvora.
FabScan
FabScan započeo je kao diplomski projekt i od tada ga je usvojila mala zajednica koja nastavlja raditi na poboljšanju njegovih značajki. FabScan radi kao i mnogi drugi laserski skeneri, ali mu pomaže ugrađeno kućište koje pomaže ujednačiti razine svjetlosti, sprječavajući izobličenje prilikom skeniranja.
VirtuCube
Alternativna metoda za laserske skenere je strukturirani svjetlosni skener. Koristeći pico projektor umjesto lasera, VirtuCube se lako može izraditi s nekoliko tiskanih dijelova i osnovnom elektronikom. Cijeli ovaj sustav može se staviti u kartonsku kutiju kako bi se spriječilo da drugi izvori svjetlosti uzrokuju greške u ispisu.
Dva uzbudljiva nova laserska skenera otvorenog koda su već objavljena: BQ Cyclop i Murobo Atlas.
BQ - sustav laserskog skeniranja
Španjolska tvrtka za potrošačku elektroniku BQ najavila je Cyclop 3D skener na CES-u. Cyclop koristi dvije razine laserske linije, standardnu USB web kameru i BQ-ov prilagođeni Arduino kontroler. BQ je napisao vlastitu aplikaciju za skeniranje pod nazivom Horus. Iako izvješća kažu da Cyclop još nije dostupan, BQ kaže da će to biti kasnije ove godine.
"Atlas" je razvijen projekt koji zahtijeva poboljšanja
Muroboov 3D skener trenutno traži sredstva na Kickstarteru. Kao i Spinscan, Digitizer i Cyclop, Atlas koristi laserske linijske module i web kameru za skeniranje objekta na rotirajućoj platformi. Atlas zamjenjuje Arduino Raspberry Pi kako bi integrirao kontrolu i snimanje u uređaj. Kao i Cyclop, tvorac Atlasa obećava da će to biti projektotvoreni izvor. Setovi od 129 dolara su rasprodani, ali neki su ostali na 149 i 209 dolara.
U 2019., tvrtka ima za cilj lansirati 3D skener baziran na pametnom telefonu koji ne samo da će prikazati vidljivost pozadine, već i konstruirati fokus prilikom snimanja slike. U Americi su DIY noviteti nevjerojatni. Ako ne znate kako napraviti 3D skener, upotrijebite nedovršenu verziju Atlasa. Postoji prilično jasna funkcionalnost, a programeri trebaju samo flash uređaj i osigurati rad onih funkcija koje žele vidjeti kao rezultat.
CowTech Ciclop: novi model višenamjenskog stroja
Cijena ide do 160 USD (ovisno o tome ispisujete li 3D dijelove ili ne). Sjedište tvrtke je u SAD-u. Razlučivost gotovih slika doseže 0,5 mm. Maksimalni volumen skeniranja: 200 × 200 × 205 mm. BQ je bio temelj DIY kompleta 3D skenera za 3D printer. Svojim vlastitim rukama možete modificirati verziju modela kako biste stvorili slike u četverodimenzionalnom prostoru.
CowTech Engineering iskoristio je sredstva pod vodstvom BQ-a kako bi dao jedinstvenu vrijednost ažuriranom modelu. Nove mogućnosti:
- recenzija okoliša,
- snimanje pozadine,
- obrnuti prikaz leće.
Vjeran pokretu otvorenog koda, Cowtech je pokrenuo Kickstarter kampanju kako bi prikupio novac za pokretanje produkcijske verzije originalnog Ciclop CowTecha. Tim je postavio visok cilj prikupljanja 10.000 dolara, ali je dočekan s iznenađenjem ioduševljen kada je zajednica uspjela prikupiti 183 000 dolara. Rođen je komplet CowTech Ciclop DIY 3D kamera i skener telefona.
Pa koja je razlika između CowTech verzije i BQ DIY verzije?
CowTech Ciclop i dalje koristi Horus 3D softver jer je to fantastična trgovina za skeniranje 3D objekata. Razlike, međutim, leže u malo drugačijem dizajnu, koji je tim proveo nekoliko dana razvijajući kako bi se dijelovi mogli 3D ispisati na bilo kojem FDM 3D pisaču.
Isti praznini mogu se koristiti za razvoj uređaja vlastitim rukama. 3D skeneri i pisači tvrtke imaju samo mali volumen izrade, stoga je CowTech dizajnirao dijelove koji se mogu ispisati na bilo kojem pisaču s obujmom izrade od 115×110×65 mm, koji se nalazi u gotovo svim 3D pisačima.
Ciclop od CowTech:
- Ovdje se nalaze podesivi držači lasera.
- CowTech DIY koristi laserski rezani akril.
BQ Ciclop:
- Modeli koriste šipke s navojem.
- Ne postoji laserski rezan akril.
Nije velika stvar, a skeneri i dalje izgledaju prilično slično, ali CowTech je samo namjeravao poboljšati postojeći dizajn, a ne reformirati ga. CowTech na svojoj web stranici prodaje Ciclop spreman za skeniranje za 159 dolara. Sve u svemu, to je izvrstan jeftin DIY 3D skener, vrlo učinkovit za lasersko triangulacijsko 3D skeniranje.
Rotacijski strojevi i stolovi za izradu skenera
- Mobilni telefonopremljen DIY 3D skener tehnologijom: fotogrametrija - prisutna tehnološka značajka.
- Cijena: besplatan ispis sami (iako će materijali koštati oko 30 USD).
- Ovaj DIY 3D skener bit će vrlo lako izraditi. Dave Clark, britanski proizvođač, pobrinuo se da se modeli mogu rastaviti i prije početka prodaje. Rezervni dijelovi će se koristiti za izradu drugih skenera.
To je zato što se temelji na fotogrametriji, a ne na laserskoj triangulaciji, i kompatibilan je s vašim pametnim telefonom! Možete preuzeti datoteku za 3D ispis za sinkronizaciju uređaja.
Svojim rukama, 3D skener se može napraviti od improviziranih sredstava. Samo trebate vjerovati kreatorima DIY 3D. Jednostavan uređaj odmah pretvara vaš iPhone ili Android u 3D skener spajanjem na ovaj player. Zatim, koristeći slušalice i telefonsku kameru, snima preko 50 fotografija objekta, koje će se skenirati dok se gramofon okreće.
Nakon što snimite ove slike, možete ih učitati u program kao što je Autodesk ReCap kako biste fotografije pretvorili u punu 3D datoteku.
Sve u svemu, ovo je fantastičan kreativni projekt i izvrstan DIY 3D skener za osobe s ograničenim proračunom.
Microsoft Kinect 3D skener
Još je niži na samo 99 USD (ali se više ne prodaje, iako je Kinect V2 još uvijek dostupan na Xbox One). Slogan tvrtke je: Napravi svoj vlastiti 3D skener od Kinect-a i iznenadi svoje prijatelje.
Iako je Microsoft odgovorio na zahtjev kreiranjem vlastite aplikacije 3D Scan za Kinect skener, postoji niz opcija treće strane koje bi mogle biti poželjnije. To uključuje:
- Skanect, proizvođača Occupital, koji također prodaje senzor teksture.
- ReconstructMe. Pruža skup alata koji vam omogućuju izvođenje 3D skeniranja za manje od 100 USD.
Rezultati nisu fantastični, ali za takvu cijenu je sasvim prihvatljiv. Pokazalo se da je lošija u odnosu na tradicionalnu protogrametriju u kvaliteti, posebno u finim detaljima, kao što su mali modeli kao što su zubi morskog psa. Ipak, za početnike 3D skenere ovo je fantastičan početnički proizvod, pogotovo jer ga možda već imate za Xbox 360.
Prije izrade skenera
Postoji mnogo kamera koje možete koristiti. Naravno, da biste znali kako napraviti 3D skener iz svog telefona vlastitim rukama, morate izračunati što je za to potrebno. Ako planirate koristiti Pi Scan za upravljanje svojim kamerama, trebali biste koristiti Canon PowerShot ELPH 160. Ali ako koristite bilo koje drugo podešavanje, evo nekih općih preporuka za fotoaparat:
- Koliko megapiksela trebate? Izmjerite stavke koje ćete skenirati. Ciljajte na najveću prosječnu veličinu (nemojte odabrati najveće izuzetke). Na primjer, većina udžbenika je 22,86 × 27,94 cm. Sada pomnožite ovu veličinu s PPI (piksela po centimetru) koji namjeravate snimiti. 300-ovo je siguran minimum, iako ne možete pogriješiti ako zgrabite više. Dakle, u našem primjeru - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Potrebna nam je slika od najmanje 2700 × 3300=8.910.000 piksela, ili oko 9 megapiksela.
- Koju kontrolu trebate? Ako skenirate samo jednu knjigu ili skenirate samo stavku zbog njezina informativnog sadržaja (za razliku od pokušaja snimanja stvarnog izgleda), nisu vam potrebne baš dobre snimke. Ako se postavke osvjetljenja ili kamere mijenjaju od snimke do snimke, i dalje ćete dobiti dobre rezultate.
- Brzina zatvarača - ISO otvor blende balans bijele boje.
- Bljesak uključen/isključen. Svaka prilagođena obrada slike (izoštravanje, poboljšanje boje, itd.).
- Fokus (idealno mogućnost zaključavanja fokusa).
- Kompenzacija ekspozicije.
- Uvećanje - većina DSLR-a dopušta svu ovu vrstu kontrole; za kompaktne fotoaparate samo Canon Powershot fotoaparate koji podržavaju CHDK. Omogućuju vam kontrolu svih ovih parametara.
Puno ovisi o proračunu. Skeneri se prodaju po istoj cijeni kao i kamere. Ako želite sve učiniti sami, onda je proračun ograničen. Obratite pažnju na pristupačan segment tržišta optike i rezervnih dijelova.
- Prva poteškoća s kojom se susreću u izradi 3D laserskog skenera je pronalaženje rotirajuće platforme. Pritom ga je potrebno kontrolirati samo uz pomoć MatLaba. Umjesto da trošite puno novca ili vremena, možete kupitiKoračni motor 28BYJ-48-5V s pločom modula za testiranje pogona ULN2003.
- Dalje, zalijepite platformu na osovinu koračnog motora i postavite je u utor unutar držača. Platforma bi trebala biti u ravnini s "mramorom", ali imajte na umu da što je jeftinija, to su promjeri nedosljedniji zbog kojih stvari mogu biti neravne.
- Ako imate metodu za postizanje precizne rotacije koja se može kontrolirati u Mat Labu, postavite kameru na bilo koju udaljenost i visinu, kao i lasersku liniju lijevo ili desno od kamere i gramofona. Kut lasera trebao bi biti optimalan za pokrivanje većine gramofona, ali ništa ne mora biti točno, mi ćemo riješiti razliku u mjerilu modela u kodu.
- Najvažniji dio za pravilan rad je kalibracija kamere. Koristeći MatLab komplet alata za računalni vid, možete dobiti točnu žarišnu duljinu i optički centar kamere s točnošću od 0,14 piksela.
Imajte na umu da će promjena rezolucije kamere promijeniti vrijednosti procesa kalibracije. Glavne vrijednosti koje tražimo su žarišna duljina, mjerena u jedinicama piksela, i koordinate piksela optičkog centra ravnine slike.
Većina jeftinih kompaktnih fotoaparata nema softversko sučelje. Mogu se upravljati samo ručno ili mehanički. No, tim volontera razvio je softver koji vam omogućuje daljinsko upravljanje i konfiguriranje Canon kompaktnih fotoaparata. Ovaj softver se zoveCHDK.
- CHDK se preuzima na SD karticu, koja se zatim ubacuje u kameru.
- Kada se kamera pokrene, CHDK se automatski pokreće.
- Budući da CHDK nikada ne vrši trajne promjene na kameri, uvijek možete jednostavno ukloniti namjensku CHDK SD karticu za normalan rad kamere.
CHDK je bitan preduvjet za dolje navedene softverske kontrolere. Kontroleri rade na računalu ili Raspberry Pi i komuniciraju sa softverom CHDK koji radi na kamerama putem USB-a. Kada koristite druge vrste jeftinih kamera, jedina opcija kontrole je neka vrsta mehaničkog ili ručnog pokretanja kroz programe za instalaciju kao što je prikazano gore.
